CN220527138U - 电池模组、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模组及电池，电池模组包括多个依次排列的电池单体及连接相邻两个电池单体的连接组件。电池正常工作时，每个连接组件的第一接线端与第二接线端导通，从而使得多个电池单体依次串联。当其中某个电池单体出现故障时，可控制连接该电池单体与前一个电池单体的连接组件切换至第一接线端与第三接线端导通。如此，出现故障的该电池单体的两端被短路，前一个电池单体将直接与该电池单体后一个电池单体实现串联。如此，其余电池单体将能够继续正常工作，而出现故障的该电池单体将不会参与放电。因此，上述电池模组及电池的可靠性得到显著提升。此外，本实用新型还提供一种用电装置。

Description

电池模组、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种电池模组、电池及用电装置。

背景技术

随着新能源行业不断发展，锂电池作为储能单元正在不断地被各个行业使用。为了延长锂电池的续航时间，设计人员追求在有限性的空间内尽可能布置更多的电池单体。但当电池单体的数量增多后，由于电池单体的一致性很难保证，故电池模组中的部分电池单体会随着运行时间的增加而失效。失效的电池单体不仅会导致整个电池系统无法正常工作，还容易造成热失控，从而降低电池系统的可靠性。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可靠性较高的电池模组及电池。

一种电池模组，包括多个依次排列的电池单体及连接相邻两个所述电池单体的连接组件，每个所述连接组件包括第一接线端、第二接线端及第三接线端，并能够控制所述第一接线端择一与所述第二接线端及所述第三接线端导通，同一个所述连接组件的所述第一接线端及所述第二接线端分别与相邻两个电池单体电连接，以使多个所述电池单体实现串联，且每个所述连接组件的所述第三接线端与下一个所述连接组件的所述第一接线端电连接。

在其中一个实施例中，每个所述连接组件包括继电器模块，所述第一接线端与所述第二接线端之间在初始状态下保持导通，且所述继电器模块能够在控制装置的控制下通电，以使得所述第一接线端切换至与所述第三接线端导通。

在其中一个实施例中，相邻两个所述电池单体的朝向相反，以使每个所述电池单体的正极柱与相邻所述电池单体的负极柱位于同一侧。

在其中一个实施例中，每个所述连接组件包括并列设置的第一线排、第二线排及第三线排，所述第一线排及所述第二线排并列设置，所述第一接线端及所述第二接线端分别形成于所述第一线排及所述第二线排，所述第一线排及所述第二线排能够分别搭接于相邻两个所述电池单体的一侧，以使所述第一接线端及所述第二接线端分别与相邻两个所述电池单体电连接，所述第三接线端形成于所述第三线排，所述第三线排设置于所述第二线排背向所述第一线排的一侧并朝所述电池单体的另一侧延伸至与下一个所述连接组件的所述第一线排抵接。

在其中一个实施例中，还包括外壳组件，所述外壳组件包括底板、相对设置的两个侧板及相对设置的两个端板，所述底板、所述侧板及所述端板相互拼接并围设成容纳多个所述电池单体的容纳空间，所述连接组件安装于所述侧板。

在其中一个实施例中，所述外壳组件还包括隔板，所述隔板与所述底板相对设置并覆盖于多个所述电池单体的顶部，所述隔板的表面设置有多个卡槽，所述第三线排卡持于所述卡槽内。

在其中一个实施例中，还包括第一输出线路及第二输出线路，所述第一输出线路及所述第二输出线路上分别设置有第一开关及第二开关，且所述第二输出线路上还设置有稳压模块。

在其中一个实施例中，所述第一开关及所述第二开关设置为继电器开关。

一种电池，包括：

箱体；及

多个如上述优选实施例中任一项所述的电池模组，多个所述电池模组收容于所述箱体且相互电连接。

上述电池模组及电池，电池正常工作时，每个连接组件的第一接线端与第二接线端导通，从而使得多个电池单体依次串联。当其中某个电池单体出现故障时，可控制连接该电池单体与前一个电池单体的连接组件切换至第一接线端与第三接线端导通。如此，出现故障的该电池单体的两端被短路，前一个电池单体将直接与该电池单体后一个电池单体实现串联。如此，其余电池单体将能够继续正常工作，而出现故障的该电池单体将不会参与放电。因此，上述电池模组及电池的可靠性得到显著提升。

此外，本实用新型还提供一种用电装置。

一种用电装置，包括如上述优选实施例所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型较佳实施例中电池模组的结构示意图；

图2为图1所示电池模组省略连接组件后的爆炸图；

图3为图1所示电池模组的原理示意图；

图4为图1所示电池模组中连接组件的结构示意图；

图5为图4所示连接组件的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种用电装置、电池及电池模组，上述用电装置包括上述电池，并能够由上述电池提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于新能源汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

其中，上述电池包括箱体及多个电池模组，多个电池模组收容于箱体且相互电连接。多个电池模组可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统(BMS)共同构成上述电池。上述电池管理系统对各个电池模组的工作状态进行控制和监测。

请参阅图1及图2，本实用新型较佳实施例中的电池模组10包括电池单体100及连接组件200。

电池单体100设置为多个，具体为三个以上，且多个电池单体100依次排列。电池单体100可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体100为锂离子方形电池。每个电池单体100均包括正极柱及负极柱，且正极柱及负极柱均分布于电池单体100的顶端。

具体在本实施例中，相邻两个电池单体100的朝向相反，以使每个电池单体100的正极柱与相邻电池单体100的负极柱位于同一侧。在将多个电池单体100串联时，每个电池单体100的正极柱与相邻电池单体100的负极柱连接。也就是说，当相邻两个电池单体100的朝向相反时，可使得需要进行连接的正极柱及负极柱相互靠近、距离较短，从而方便实现电池单体100之间的电连接。

此外，在本实施例中，电池模组10包括外壳组件300。其中，外壳组件300包括底板(图未示)、相对设置的两个侧板320及相对设置的两个端板330，底板、侧板320及端板330相互拼接并围设成容纳多个电池单体100的容纳空间(图未标)。

底板、侧板320及端板330均由绝缘材料成型，三者之间可通过螺纹紧固件实现连接。底板朝向容纳空间的一侧一般还设置减震垫350，减震垫350的功能是为多个电池单体100的底部提供保护，以避免电池单体100的底部在工作过程中出现磕碰、磨损现象。两个侧板320采用半工字型结构，其上下两侧的边缘均形成有折边(图未标)，折边能够对电池单体100起到较好的限位及支撑作用。外壳组件300能够对多个电池单体100进行保护，且能够为连接组件200提供安装位置。

连接组件200用于实现多个电池单体100之间的相互串联。具体的，连接组件200可安装于侧板320上。相邻两个电池单体100之间由连接组件200进行连接，从而实现多个电池单体100之间的串联。可见，连接组件200的数量也设置为多个，且比电池单体100的数量少一个。

请一并参阅图3及图5，每个连接组件200包括第一接线端201、第二接线端202及第三接线端203，并能够控制第一接线端201择一与第二接线端202及第三接线端203导通。其中，同一个连接组件200的第一接线端201及第二接线端202分别与相邻两个电池单体100电连接，以使多个电池单体100实现串联，且每个连接组件200的第三接线端203与下一个连接组件200的第一接线端201电连接。

多个连接组件200的与电池单体100的连接方式相同。即，当一个连接组件200的第一接线端201及第二接线端202分别连接电池单体100的正极柱及负极柱，则其余连接组件200的第一接线端201及第二接线端202也分别连接电池单体100的正极柱及负极柱。

电池正常工作时，每个连接组件200的第一接线端201与第二接线端202导通，从而使得多个电池单体100依次串联。当其中某个电池单体100出现故障时，可控制连接该电池单体100与前一个电池单体100的连接组件200切换至第一接线端201与第三接线端203导通。如此，出现故障的该电池单体100的两端被短路，前一个电池单体100将直接与该电池单体100后一个电池单体100实现串联。如此，其余电池单体100将能够继续正常工作，而出现故障的该电池单体100将不会参与放电。

以图3所示为例，八个电池单体100从左向右依次排列。其中，第一个连接组件200的第一接线端201及第二接线端202分别与第一个电池单体100的正极柱及第二电池单体100的负极柱连接，而第一个连接组件200的第三接线端203则与第二个连接组件200的第一接线端201连接；第二个连接组件200的第一接线端201及第二接线端202分别与第二个电池单体100的正极柱及第三电池单体100的负极柱连接，而第二个连接组件200的第三接线端203则与第三个连接组件200的第一接线端201连接，以此类推。

假设，运行过程中第三个电池单体100发生故障。此时，便需要控制连接第三个电池单体100与第二个电池单体100的连接组件200，即第二个连接组件200切换至第一接线端201与第三接线端203导通。如此，第三个电池单体100的两端被短路，第二个电池单体100直接与第四个电池单体100实现串联，第三个电池单体100将不会参与放电，从而保证上述电池能够继续正常工作，且降低第三个电池单体100发生热失控的风险。

在本实施例中，每个连接组件200包括继电器模块240，第一接线端201与第二接线端202之间在初始状态下保持导通，且继电器模块240能够在控制装置(图未示)的控制下通电，以使得第一接线端201切换至与第三接线端203导通。

初始状态指的是继电器模块240不通电的状态。由于继电器模块240通电即可做出动作，反应比较迅速，故能够快速的对连接组件200的状态实现切换。而且，通过控制继电器模块240是否通电即可对连接组件200的状态实现控制，故控制逻辑及实现手段也更简单。

上述控制装置可以是新能源汽车的中控模块、电池的电池管理系统等。当某个电池单体100发生故障时，控制装置便可发出控制信号，以使相应的继电器模块240通电。具体的，上述控制装置能够实时接收每个电池单体100的状态参数，并在该状态参数达预设值时判断对应的电池单体100出现故障，从而发出控制信号以控制相应的继电器模块240通电。其中，上述状态参数可以是电池单体100的电压、电流及阻中的一个或多个。

请一并参阅图4，在本实施例中，每个连接组件200包括并列设置的第一线排210、第二线排220及第三线排230。其中，第一线排210及第二线排220并列设置，第一接线端201及第二接线端202分别形成于第一线排210及第二线排220，第一线排210及第二线排220能够分别搭接于相邻两个电池单体100的一侧，以使第一接线端201及第二接线端202分别与相邻两个电池单体100电连接。

第一线排210、第二线排220及第三线排230可以是铜、铝等金属材料成型的导电结构。第一线排210及第二线排220一般弯折呈L形，从而方便与电池单体100的边缘进行承靠。同样的，第三线排230的两端也可弯折呈U形，从而方便第三线排230跨设于电池单体100的两侧。

进一步的，第三接线端203形成于第三线排230，第三线排230设置于第二线排220背向第一线排210的一侧并朝电池单体100的另一侧延伸至与下一个连接组件200的第一线排210抵接。第三接线端203与下一个连接组件200的第一线排210可通过螺钉固定连接。如此，多个连接组件200将形成一个整体结构，在串联多个电池单体100的同时，还能够在外侧起到支撑及限位作用。

此外，外壳组件300，如侧板320上还可设置螺栓、台阶、突起等支撑结构，从而方便固定多个连接组件200。

进一步的，在本实施例中，外壳组件300还包括隔板340，隔板340与底板相对设置并覆盖于多个电池单体100的顶部，隔板340的表面设置有多个卡槽341，第三线排230卡持于卡槽341内。

隔板340上开有若干个方型孔、腰型孔，用于对电池单体100的极柱、防爆阀等结构进行避位。具体的，隔板340的表面形成有多个凸条，凸条能够增加隔板340的结构强度，且在相对的凸条之间能够形成卡槽341。隔板340也由绝缘材料成型，能够将电池单体100与第三线排230隔离。而且，卡槽341还能够对第三线排230起到定位及限位作用，方便第三线排230安装。

请再次参阅图3，在本实施例中，电池模组10还包括第一输出线路400及第二输出线路500，第一输出线路400及第二输出线路500上分别设置有第一开关410及第二开关510，且第二输出线路500上还设置有稳压模块520。

第一输出线路400及第二输出线路500均与电池模组10的输出端电连接，在将上述电池模组10组装成电池时，第一输出线路400及第二输出线路500能够实现电池模组10之间的电连接。正常工作时，第一开关410闭合而第二开关510断开，故由第一输出线路400进行输出。而当部分电池单体100出现故障时，由于该部分电池单体100将不再参与放电，故第一输出线路400的输出电压将会降低，从而导致可能无法满足用电装置的电压要求。

此时，便需要使第一开关410闭合而第二开关510断开，从而切换至由第二输出线路500进行输出。由于第二输出线路500上设置有稳压模块520，能够对电压进行补偿，故第二输出线路500的输出电压不会出现明显下降。可见，无论是否存在电池单体100发生故障，均能够使电池模组10的输出电压维持稳定。

具体在本实施例中，第一开关410及第二开关510设置为继电器开关。继电器开关反应迅速，能够快速实现切换。一旦出现电池单体100的故障，电池模组10的输出可立即由第一输出线路400切换至由第二输出线路500，从而能够进一步减小输出电压的波动。

上述电池模组10及电池，电池正常工作时，每个连接组件200的第一接线端201与第二接线端202导通，从而使得多个电池单体100依次串联。当其中某个电池单体100出现故障时，可控制连接该电池单体100与前一个电池单体100的连接组件200切换至第一接线端201与第三接线端203导通。如此，出现故障的该电池单体100的两端被短路，前一个电池单体100将直接与该电池单体100后一个电池单体100实现串联。如此，其余电池单体100将能够继续正常工作，而出现故障的该电池单体100将不会参与放电。因此，上述电池模组10及电池的可靠性得到显著提升。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括多个依次排列的电池单体及连接相邻两个所述电池单体的连接组件，每个所述连接组件包括第一接线端、第二接线端及第三接线端，并能够控制所述第一接线端择一与所述第二接线端及所述第三接线端导通，同一个所述连接组件的所述第一接线端及所述第二接线端分别与相邻两个电池单体电连接，以使多个所述电池单体实现串联，且每个所述连接组件的所述第三接线端与下一个所述连接组件的所述第一接线端电连接。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，每个所述连接组件包括继电器模块，所述第一接线端与所述第二接线端之间在初始状态下保持导通，且所述继电器模块能够在控制装置的控制下通电，以使得所述第一接线端切换至与所述第三接线端导通。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，相邻两个所述电池单体的朝向相反，以使每个所述电池单体的正极柱与相邻所述电池单体的负极柱位于同一侧。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，每个所述连接组件包括并列设置的第一线排、第二线排及第三线排，所述第一线排及所述第二线排并列设置，所述第一接线端及所述第二接线端分别形成于所述第一线排及所述第二线排，所述第一线排及所述第二线排能够分别搭接于相邻两个所述电池单体的一侧，以使所述第一接线端及所述第二接线端分别与相邻两个所述电池单体电连接，所述第三接线端形成于所述第三线排，所述第三线排设置于所述第二线排背向所述第一线排的一侧并朝所述电池单体的另一侧延伸至与下一个所述连接组件的所述第一线排抵接。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，还包括外壳组件，所述外壳组件包括底板、相对设置的两个侧板及相对设置的两个端板，所述底板、所述侧板及所述端板相互拼接并围设成容纳多个所述电池单体的容纳空间，所述连接组件安装于所述侧板。

6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述外壳组件还包括隔板，所述隔板与所述底板相对设置并覆盖于多个所述电池单体的顶部，所述隔板的表面设置有多个卡槽，所述第三线排卡持于所述卡槽内。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，还包括第一输出线路及第二输出线路，所述第一输出线路及所述第二输出线路上分别设置有第一开关及第二开关，且所述第二输出线路上还设置有稳压模块。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述第一开关及所述第二开关设置为继电器开关。

9.一种电池，其特征在于，包括：

箱体；及

多个如上述权利要求1至8任一项所述的电池模组，多个所述电池模组收容于所述箱体且相互电连接。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求9所述的电池。